JP7201522B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板に処理液を供給し、あるいは基板を処理液に浸漬させることで、エッチング処理や洗浄処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に、基板処理装置において熱を帯びる箇所を冷却する技術に関する。処理の対象となる基板は、半導体ウエハの他、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などを含む。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板を、処理液を用いて処理する基板処理装置が用いられる。このような基板処理装置では、基板に対して処理を施す処理部とは別に、処理部に薬液を供給するための薬液供給装置が備えられる。薬液供給装置は、所定の温度に調節された薬液を処理部に供給する（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、一般的に、精密機器の使用条件には、環境温度に制約があるものがあり、特に計測機器等では常温環境でのみ使用可能とされていることも多い。また、上記のような精密機器の使用環境が常温であっても、機器の近傍にヒータ等の熱源がある場合には、特に機器の周囲温度を常温に維持するための方策を講じる必要がある。

機器の周囲温度を常温に維持するための方策としては、例えば、（１）熱源との間に隔壁を設けて熱の伝導や輻射を遮断する。（２）送風機や排気装置によって、機器の周囲に高温の気体が滞留することを防止する。（３）冷却機器を設置する。（４）機器を熱源から充分に離れた位置に配置する。等が考えられる。しかしながら、これらの方策を実行するには、新たな部材や機器を追加する必要があり、装置のコストアップに繋がる。あるいは、スペース上の問題で、方策自体を導入すること自体が困難な場合があった。

特開２０１０－２３２５２０号公報

本発明は、上記のような状況を鑑みて発明されたものであり、その目的は、基板処理装置または基板処理方法において、装置のコストアップやスペース上の問題を生じることなく、精密機器の温度が過度に上昇することを抑制できる技術を提供することである。

上記課題を解決するための本発明は、所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理装置であって、
気体の働きにより作動する気体作動機構と、
前記気体作動機構を作動させた後の気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とする、基板処理装置である。

これによれば、気体作動機構を作動させた後に、本来はそのまま装置外に排出されるべき気体を用いて、冷却対象部を冷却することができる。その結果、新たな部材や装置の追
加をすることなく、冷却対象部の冷却を行うことが可能である。

また、本発明は、
所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理装置であって、
圧縮された気体の働きにより作動する気体作動機構と、
前記気体作動機構を作動させるために、圧縮された気体を供給する圧縮気体供給部と、
前記圧縮気体供給部によって供給された、前記圧縮された気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とする、基板処理装置であってもよい。

本発明においては、圧縮気体供給部によって供給された、圧縮された気体を冷却対象部に作用させて冷却する。ここで、圧縮された気体はその膨張過程において温度が低下する。よって、圧縮された気体によって冷却対象部を冷却することで、より効率的に冷却対象部を冷却することが可能となる。また、一般に圧縮気体供給部から供給される気体は、常温乾燥気体である。よって、供給された時点で常温である気体が膨張過程においてさらに低温になるので、これらの特性の相乗効果が期待できる。

また、本発明においては、前記気体作動機構は、圧縮された気体の働きにより作動するようにしてもよい。すなわち、本発明においては、気体作動機構を作動させた後の圧縮空気を用いて冷却対象部を冷却する。これによれば、新たな部材や装置の追加をすることなく、より効率的に、冷却対象部の冷却を行うことが可能である。

また、本発明においては、前記冷却部は、前記気体が内部を通過し該気体を前記冷却対象部に向けて供給する冷却気配管を有するようにしてもよい。これによれば、冷却部により、気体作動機構を作動させた後の気体や、圧縮された気体を冷却対象部に供給する（あるいは、吹き付ける）ことにより、直接、冷却対象部の熱を放散させ、効率的に冷却することが可能となる。

また、本発明においては、前記冷却部は、前記冷却対象部に近接して配置され前記気体が内部を通過することで前記冷却対象部の熱を奪う冷却気配管を有するようにしてもよい。これによれば、低温の冷却気配管を冷却対象部に近接して配置し、冷却対象部の熱を奪うことで冷却することが可能である。これによれば、直接に冷却気を冷却対象部に吹き付けることにより、冷却気に含まれる水分で、冷却対象部を故障させてしまうことを抑制できる。

また、本発明においては、前記気体作動機構と、前記冷却対象部とは同じ筐体で囲われた同一空間に配置されるようにしてもよい。これによれば、冷却対象部が存在する空間自体も冷却することができ、より効率的に冷却対象部を冷却することが可能となる。

また、本発明においては、前記気体作動機構は、圧縮空気により作動する、ベローズポンプまたは空気式切換弁であってもよい。また、前記冷却対象部は、前記基板処理装置内の電気基板、流量計、濃度計、液面センサ、ヒータのアンプ部のうちの少なくともいずれかを含んでもよい。

また、本発明においては、複数の前記冷却対象部を有し、前記冷却気配管は、途中で分岐して前記複数の冷却対象部に個別に前記気体を作用させるようにしてもよい。これによれば、複数の冷却対象部をより効率的に冷却することが可能となる。

また、本発明においては、前記複数の冷却対象部の温度を各々測定する温度計測手段を
さらに有し、
前記温度計測手段によって計測された各冷却対象部の温度に応じて、前記分岐した冷却気配管の各々の内部における前記気体の通過をＯＮ／ＯＦＦするようにしてもよい。これによれば、高温になり冷却の優先順位がより高い冷却対象部について優先的に冷却することが可能となり、基板処理装置全体としての信頼性を高めることが可能となる。

また、本発明においては、前記冷却気配管内における前記気体の圧力を測定する圧力計測手段をさらに有し、前記圧力計測手段により測定された圧力に応じて、前記冷却部による前記冷却対象部の冷却の程度を変更するようにしてもよい。

ここで、冷却気配管内の気体の圧力の絶対値または、周期的に変化する場合には、その振幅が大きい方が、気体を冷却対象部に作用させた場合の冷却効果が高いと考えられる。しかしながら、これらの値は、圧縮気体供給部の故障や、途中の配管の外れや破れによって低下する場合がある。そして、このような場合には、冷却対象部が一定時間後に高温となり、場合によりアラームとともにシステムが非常停止してしまうことも予想される。本発明においては、冷却気配管内の圧力に異常があった場合には、冷却対象部の温度上昇を予測して、予め冷却効果の高い処理を行うようにした。これによれば、未来に予測される冷却対象部の温度上昇を防止することが可能である。また、本発明においては、前記圧力計測手段により測定された圧力に応じて、アラームを出してもよい。そうすれば、冷却対象部が高温となり実際に異常事態となる前に、異常を検知してシステム停止したり、確認作業を行うなどの対策を講じることが可能となる。

また、本発明においては、基板処理装置の異常を検知して非常停止処理を行う非常停止手段をさらに有し、
前記非常停止手段による非常停止処理によって前記気体作動機構が停止した場合に、
前記冷却部は、前記気体作動機構を作動させる前の気体を前記冷却対象部に作用させるようにしてもよい。

ここで、基板処理装置において非常停止処理が実行された場合には、上述のようにシステムへの電力供給が停止することで、気体作動機構が停止する場合がある。そうすると、本発明において、気体作動機構を作動させた後の気体を用いて冷却対象部を冷却することが不可能になる。これに対し、本発明においては、非常停止手段による非常停止処理によって気体作動機構が停止した場合に、冷却部は、気体作動機構を作動させる前の気体を冷却対象部に作用させるようにした。

すなわち、非常停止した状態においては、基板処理装置内に供給されている気体をそのまま用いて、冷却対象部を冷却することとした。これによれば、冷却対象部等の異常昇温によってシステムが停止したような場合にも、冷却対象部に対する冷却気の作用が停止してしまうことを防止し、冷却を継続することができる。その結果、基板処理装置の信頼性を向上させることが可能となる。

また、本発明は、
所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であって、
前記基板の処理のために用いられ気体の働きにより作動する気体作動機構を作動させた後の気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却することを特徴とする、基板処理方法であってもよい。

また、本発明は、
所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であ
って、
前記基板の処理のために用いられる、圧縮された気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却することを特徴とする、基板処理方法であってもよい。この場合は、前記気体作動機構は、圧縮された気体の働きにより作動することとしてもよい。

なお、上述した、課題を解決するための手段は適宜組み合わせて使用することが可能である。

本発明によれば、基板処理装置または基板処理方法において、装置のコストアップやスペース上の問題を生じることなく、精密機器の温度が過度に上昇することを抑制することができる。

本発明の前提となる基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の前提となる薬液キャビネットと処理ユニットの側面から見た概略構成を示す図である。 実施例１に係るポンプの概略構成を示す一部断面図である。 実施例１に係る薬液キャビネットの概略構成を示す図である。 実施例１に係る薬液キャビネットの概略構成の変形例１である。 実施例１に係る薬液キャビネットの概略構成の変形例２である。 実施例１に係る薬液キャビネットの概略構成の変形例３である。 実施例１に係る薬液キャビネットの概略構成の変形例４である。 実施例１に係る排気拡張部の概略構成を示す図である。 実施例２に係る排気管路及び消音器の概略構成を示す図である。 実施例３に係る薬液キャビネットの概略構成を示す図である。 実施例４に係る薬液キャビネットの概略構成を示す図である。 実施例４に係る温度上昇予測対応ルーチンのフローチャートである。 実施例５に係るポンプ近傍の概略構成を示す図である。 実施例５に係る異常対応ルーチンのフローチャートである。 実施例６に係る排気管路及び冷却対象部の概略構成を示す図である。 実施例７に係る排気管路及び冷却対象部の概略構成を示す図である。

＜実施例１＞
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまで本発明の一態様であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の前提となる基板処理装置１の平面視による概略図である。基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。基板処理装置１には、基板Ｗを処理液や処理ガスなどの処理流体によって処理する複数の処理ユニット２と、基板処理装置１を制御するコンピュータである制御装置３が備えられている。制御装置３には、プログラムや各種データ等の情報を記憶する記憶部（不図示）と記憶部に記憶された情報にしたがって基板処理装置１を制御する演算部（不図示）とが含まれている。

基板処理装置１には、さらに、基板処理装置１の外壁面に設置され外部から供給された基板Ｗを収容するロードポート（不図示）と処理ユニット２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボット４が備えられている。搬送ロボット４は、各処理ユニット２に基板Ｗを供給す
る。また、基板処理装置１は、基板処理に用いられる薬液を各処理ユニット２に供給し、排出するための流体機器を収容する複数の流体機器収容部５を含む。この流体機器収容部５が収容している流体機器には、各種バルブ、エア弁、レギュレータ等の制御デバイスの他、流量計等の測定器及び、これらの制御や情報の授受を行うための電気回路基板が含まれている。

処理ユニット２および流体機器収容部５は、基板処理装置１の筐体６の内部に配置されている。また、基板処理装置１は、流体機器収容部５に対して、基板Ｗの処理に必要な薬液を供給するための薬液キャビネットを備えている。この薬液キャビネットには、基板処理装置１の処理ユニット２の側方に並んで配置され、処理ユニット２において比較的頻繁に使用される薬液を貯留して処理ユニット２との間で授受を行うサイド薬液キャビネット７と、例えば、基板処理装置１が設置されるクリーンルームとは異なるフロアに配置されたエクスターナル薬液キャビネット８を有する。図１においては、基板処理装置１が６つのサイド薬液キャビネット７と、１つのエクスターナル薬液キャビネット８を備える例について図示しているが、これらの数は上記に限られない。

複数の処理ユニット２は、平面視において搬送ロボット４を取り囲むように配置された複数（たとえば４つ）のタワーを形成している。各タワーは、上下に積層された複数（たとえば３つ）の処理ユニット２を含む。４つの流体機器収容部５は、それぞれ、４つのタワーに対応している。サイド薬液キャビネット７及び、エクスターナル薬液キャビネット８の内部に貯留された薬液は、いずれかの各流体機器収容部５を介して各処理ユニット２に供給される。

図２は、本発明の前提となる薬液キャビネットの例としてエクスターナル薬液キャビネット８（以下、単に薬液キャビネット８ともいう）を特に取り出し、１つの処理ユニット２との関係を示したブロック図である。本実施例における処理ユニット２は、上述のように基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式のユニットとしているが、複数枚の基板Ｗを一括して処理するバッチ式のユニットであってもよい。

処理ユニット２は、箱形のチャンバ２ａと、チャンバ２ａ内で一枚の基板Ｗを水平に保持して、基板Ｗの中心を通る鉛直な回転軸のまわりに基板Ｗを回転させるスピンチャック２９と、スピンチャック２９に保持されている基板Ｗに、薬液を供給するための薬液ノズル２７と、スピンチャック２９に保持されている基板Ｗにリンス液を供給するためのリンス液ノズル２８とを有している。

薬液ノズル２７は、薬液供給バルブ９が介装された薬液供給配管１０に接続されており、この薬液供給配管１０によって薬液キャビネット８に接続されている。薬液供給配管１０には、薬液キャビネット８から、たとえば４０℃～７０℃に制御された薬液が供給される。薬液ノズル２７に供給される薬液は、このような温度に制御されることで処理能力が向上する。このような薬液としては、硫酸、酢酸、硝酸、塩酸、フッ酸、リン酸、アンモニア水、過酸化水素水、有機酸（たとえばクエン酸、蓚酸など）、有機アルカリ（たとえば、ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなど）、ＳＣ１（アンモニア過酸化水素水混合液：ammonia－hydrogen peroxide mixture）、ＳＣ２（hydrochloric
acid/hydrogen peroxide mixture：塩酸過酸化水素水）、界面活性剤、および腐食防止
剤等が例示できる。これら以外の液体が薬液ノズル２７に供給されてもよい。

リンス液ノズル２８は、リンス液バルブ１１が介装されたリンス液配管１２に接続されている。リンス液ノズル２８には、リンス液の一例である純水（脱イオン水：Ｄeionzied
Ｗater）が供給される。リンス液ノズル２８に供給されるリンス液は、純水に限らず、
炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水、および希釈濃度（たとえば、１０～１００ｐ
ｐｍ程度）の塩酸水等であってもよい。

スピンチャック２９は、円板状のスピンベース１３と、このスピンベース１３を鉛直軸線まわりに回転させる、モータ等の回転駆動装置１４とを含む。薬液ノズル２７およびリンス液ノズル２８は、それぞれ、基板Ｗ上での薬液およびリンス液の着液位置が固定された固定ノズルであってもよいし、薬液およびリンス液の着液位置が基板Ｗの回転中心から基板Ｗの周縁に至る範囲で移動可能なスキャンノズルであってもよい。

基板Ｗに処理が行われる際には、制御装置３は、スピンチャック２９によって基板Ｗを水平に保持させながら、回転駆動装置１４によって、基板Ｗを鉛直軸線まわりに回転させる。この状態で、制御装置３は、薬液供給バルブ９を開いて、薬液ノズル２７から基板Ｗの上面に向けて薬液を吐出させる。基板Ｗに供給された薬液は、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗ上を外方に広がり、基板Ｗの上面周縁部から基板Ｗの周囲に排出される。制御装置３は、薬液ノズル２７からの薬液の吐出を停止させた後、リンス液バルブ１１を開くことにより、リンス液ノズル２８から回転状態の基板Ｗの上面に向けて純水を吐出させる。これにより、基板Ｗ上の薬液が純水によって洗い流される。その後、制御装置３は、スピンチャック２９によってさらに基板Ｗを高速回転させることにより、基板Ｗを乾燥させる。このようにして、基板Ｗに対する一連の処理が行われる。

薬液キャビネット８は、薬液を貯留する薬液タンク（処理液タンク）１５と、薬液タンク１５内の薬液を処理ユニット２（薬液ノズル２７）に案内するための薬液配管（処理液配管）１６と、新たな薬液を薬液タンク１５に補充する補充配管２３とを含む。を含む。この薬液配管１６には、薬液タンク１５内の薬液を薬液配管１６において流動させるポンプ１７と、薬液配管１６の内部を流れる薬液の濃度を測定する濃度計１８と、薬液配管１６を開閉する薬液バルブ１９と、薬液配管１６の内部を流通する薬液を加熱して温度調節するヒータ２０が設置されている。また、補充配管２３には外部の薬液タンク（不図示）から供給される薬液の流量を測定する流量計２１、補充配管２３を開閉する補充バルブ２２が設置されている。

薬液配管１６は、その一端が薬液供給配管１０に接続されており、その他端が薬液タンク１５に接続されている。薬液キャビネット８は、薬液バルブ１９よりも薬液流通方向の下流側で、薬液配管１６と薬液タンク１５とを接続するリターン配管２４と、リターン配管２４を開閉するリターンバルブ２５とをさらに含む。薬液タンク１５、薬液配管１６、およびリターン配管２４により、薬液タンク１５内の薬液を循環させる循環経路（流通経路）２６が形成されている。

この状態において、リターンバルブ２５が閉じられかつ薬液供給バルブ９が開かれると、循環経路２６を循環している薬液が、薬液供給バルブ９を通って薬液ノズル２７に供給され、薬液ノズル２７から薬液が吐出される。これにより、基板Ｗに薬液が供給され、薬液を用いて基板Ｗが処理される。

次に、図３を用いて、ポンプ１７について詳細に説明する。図３は、本実施例におけるポンプ１７の一部断面図である。本実施例においてポンプ１７としては、ベローズの伸縮によって薬液を圧送するベローズポンプが採用されている。ポンプ１７は、容器３３ａと、この容器３３ａの両端部を閉塞するエンドベース部材３５ａと、容器３３ａの内部空間を二分するセンターブロック３７とを備えたポンプ本体３９を有する。センターブロック３７には、互いに連通していない吸引流路４１及び吐出流路４２が形成されている。吸引流路４１には吸引口４３が配設されており、吐出流路４２には吐出口４５が配設されている。吸引口４３は循環経路２６の上流側において薬液タンク１５に接続され、吐出口４５は循環経路２６の下流側において濃度計１８、薬液バルブ１９等に接続されている。

センターブロック３７には、一対のベローズ４９、５０が取り付けられている。ベローズ４９は、一対のチェッキ弁（吸引側チェッキ弁５１及び吐出側チェッキ弁５２）を介して吸引流路４１及び吐出流路４２に連通接続されている。吸引側チェッキ弁５１は、吸引流路４１からベローズ４９への液体の流通を許容する一方、ベローズ４９から吸引流路４１への液体の流通を規制する。吐出側チェッキ弁５２は、ベローズ４９から吐出流路４２への液体の流通を許容する一方、吐出流路４２からベローズ４９への液体の流通を規制する。

また、ベローズ５０は、一対のチェッキ弁（吸引側チェッキ弁５３及び吐出側チェッキ弁５４）を介して吸引流路４１及び吐出流路４２に連通接続されている。吸引側チェッキ弁５３は、吸引流路４１からベローズ５０への液体の流通を許容する一方、その逆方向への液体の流通を規制する。吐出側チェッキ弁５４は、ベローズ５０から吐出流路４２への液体の流通を許容する一方、その逆方向への液体の流通を規制する。一対のベローズ４９、５０は、センターブロック３７とは反対側の端部が、センターブロック３７に形成されている貫通孔５５に挿通された一つの連結棒５７で連結されている。

エンドベース部材３５ａには、それぞれ吸排口５９が形成されている。各吸排口５９には、吸排管６１の一端側が連通接続されており、吸排管６１の他端側は電磁弁６３のポートに連通接続されている。電磁弁６３の供給口には、圧縮空気が供給されており、与えられた切り換え信号に応じて、図中左右のいずれか一方の吸排管６１だけに圧縮空気を供給する。各吸排管６１の途中には、大気開放弁６５が配設されている。この大気開放弁６５は、与えられた開放信号に応じて図中左右の他方の吸排管６１の内部を排気管路３０を介して大気（外部）に開放することで排気動作を行う。各エンドベース部材３５ａには、近接センサ６７が埋設されている。これらの近接センサ６７は、一対のベローズ４９，５０の各々が伸長した場合における端部の位置を非接触で検出する

上述した電磁弁６３と、二つの大気開放弁６５と、二つの近接センサ６７は、制御装置３によって制御されている。制御装置３は、電磁弁６３に対して所定のタイミングで切り換え信号を与え、左右の吸排管６１に対して交互に圧縮空気を送り込む。また、交互の圧縮空気の送り込みとは逆のタイミングで、大気開放弁６５に対して開放信号を与え、両吸排管６１を交互に大気開放にする。これにより、センターブロック３７で仕切られた容器３３ａの両空間の圧力を調整して、ベローズ４９とベローズ５０とを交互に伸縮させる。このような動作により、ポンプ１７の吐出口４５からは、間欠的に所定圧力の薬液が圧送される。なお、本発明においてポンプ１７は、気体作動機構の一例である。また、ここでポンプ１７に供給される圧縮空気は本発明における圧縮された気体の一例であり、圧縮気体供給部の一例として設置された供給施設から供給されている。

ここで、薬液キャビネット８の内部において、濃度計１８及び流量計２１の近傍の領域は、ヒータ２０を始めとする熱源からの熱輻射と熱伝導を受け、高温になる場合がある。この濃度計１８及び流量計２１の近傍の領域が高温になると、例えば補充配管２３や、薬液配管１６を通過中の薬液中に気泡が発生することで、濃度計１８及び流量計２１の測定精度が低下する場合がある。その結果、薬液ノズル２７に最適な状態の薬液を供給することが困難となり、基板Ｗの処理の品質が低下する場合がある。

これに対し、本実施例では、ポンプ１７から排出される排気を、濃度計１８及び流量計２１の近傍の空間に供給することで、冷却することとした。より具体的には、図４に示すように、ポンプ１７から排出される排気は、従来は直接または間接的に薬液キャビネット８からただ排気されていたところ、排気管路３０の先端開口を濃度計１８及び流量計２１に向けて固定することとした。なお、濃度計１８及び流量計２１の近傍のように、基板処
理装置１において冷却すべき対象となる構成要素は、本発明における冷却対象部に相当する。また、ポンプ１７から排出される排気のように、冷却対象部に供給される気体を冷却気ともいう。

ここで、ポンプ１７は上述のように圧縮空気を用いて作動し、排気管路３０から排出される排気は、ベローズ４９、５０の駆動に使用された圧縮空気が膨張した空気である。そうすると、そもそも、ポンプ１７に供給される圧縮空気はクリーンルーム用の常温乾燥空気であることに加え、圧縮空気が膨張することで断熱膨張により、排気の温度はさらに低下した状態となる。この低温の排気を濃度計１８及び流量計２１の近傍に供給する、すなわち吹き付けることで、濃度計１８と流量計２１の近傍における薬液配管１６、補充配管２３の温度の上昇を抑制することができる。ここで、排気管路３０は本発明における冷却部及び、冷却気配管の一例である。

その結果、薬液配管１６、補充配管２３の内部を流通する薬液に気泡が生じることを防止でき、濃度計１８と流量計２１の測定精度の低下を抑制することができる。また、従来よりポンプ１７から排出された排気は、一旦薬液キャビネット８内に放散された後、あるいは直接的に、薬液キャビネット８の外部に排出されていたものであることから、新たな設備や部材を導入する必要がなく、冷却に関わるコストやスペースの増大を抑制することが可能である。なお、本実施例における圧縮空気とは、上記のとおり膨張することで温度が低下する効果を奏する程度に圧縮された空気を想定している。具体的には、１０ＫＰａ以上の圧力を有する空気を想定している。また、ポンプ１７等の気体作動機構を円滑に作動させるために１００ＫＰａ以上、場合より４００ＫＰａ以上の圧縮空気を用いても構わない。

（変形例１）
上記の実施例１においては、ポンプ１７の排気を、冷却対象部としての濃度計１８と流量計２１近傍の空間に供給する点について説明した。これについては、薬液キャビネット８の内部における、他の構成要素を冷却対象部としても構わない。例えば、図５には、各種センサやアクチュエータの駆動に用いられる電気基板３２の冷却に、ポンプ１７の排気を用いる例を示す。この例の場合、電気基板３２の発熱による基板自体の損傷を防止することが可能であるとともに、電気基板３２の発熱部が熱源となって、薬液キャビネット８の他の構成要素の加熱原因になることを抑制することができる。

（変形例２）
図６には、変形例２として、ポンプ１７の排気を、冷却対象部としての薬液タンク１５の液面センサ３３の冷却に用いる例について示す。薬液タンク１５には、薬液の液面を所定の高さに制御するために液面センサ３３が設けられている。より詳細には、薬液タンク１５には、タンクにおける液面の目標高さより高い位置と、水面の目標高さより低い位置とを連通する連通路１５ａが設けられ、当該連通路１５ａにおける目標となる液面高さ付近に静電容量型の液面センサ３３が設けられている。そして、液面センサ３３は、連通路１５ａにおいてその測定領域の何れの高さまで薬液が存在するかによって静電容量が変化することを利用して液面の高さを測定する。

よって、連通路１５ａにおける液面位置近傍の領域が高温になり、薬液に気泡が発生するような場合には、検出される静電容量が変化して液面位置の測定精度が低下してしまう不都合が生じる。これに対し変形例２では、ポンプ１７の排気を薬液タンク１５が備える液面センサ３３の近傍に供給するで、連通路１５ａ及び連通路１５ａ内の薬液を冷却することとした。これによれば、新たな設備や部材を追加することなく、効率的に液面センサ３３の近傍を冷却することができ、薬液の温度上昇に起因して液面センサ３３の測定精度が低下することを抑制できる。

（変形例３）
図７には、変形例３として、薬液配管１６を通過する薬液を加熱するヒータ２０のアンプ部３５を冷却対象部とする例について示す。薬液配管１６を通過する薬液を加熱する際にはヒータ２０内の電熱線に大容量の電流を流す必要がある。従って、ヒータ２０のアンプ部３５も同様に発熱することが考えられる。このため、本変形例においては、アンプ部３５に、ポンプ１７の排気を供給することとした。これによれば、発熱によるアンプ部３５自体の損傷を防止することが可能であるとともに、ヒータ２０のアンプ部３５が熱源となって、薬液キャビネット８の他の構成要素の加熱原因になることも抑制することができる。

（変形例４）
図８には、変形例４として、濃度計１８及び流量計２１の近傍、薬液タンク１５の液面センサ３３の近傍、ヒータ２０のアンプ部３５を冷却対象部とし、ポンプ１７の駆動後の圧縮空気の排気管路３０を分岐管路３０ａ～３０ｃに分岐して、各々の分岐管路３０ａ～３０ｃの開口端を、濃度計１８及び流量計２１の近傍、薬液タンク１５の液面センサ３３の近傍、ヒータ２０のアンプ部３５に向けて開口するように固定した。これによれば、薬液キャビネット８内の複数の冷却対象部に対し、同時にポンプ１７の駆動後の圧縮空気の排気を供給することができ、個々の冷却対象部が過剰に高温になることを抑制することができる。

（変形例５）
図９には、変形例５として、排気管路３０の先端に排気拡張部６０を配置した例について説明する。上記の実施例においては、排気管路３０の開口端の形状については特に触れていない。従って、排気管路３０の開口端、すなわち冷却対象部の方向に向いて冷却気を排出する開口については、排気管路３０の切断面そのものであることを想定していた。しかしながら、本実施例における冷却対象部は、複数のセンサやアクチュエータを含む領域であったり、大型の電気基板であったりすることが考えられる。そのような場合に対応して、本変形例では、排気管路３０の開口端に、スリット６０ａが形成された排気拡張部６０を接続することとした。このスリット６０ａの長手方向を、冷却対象部における、より範囲が広い方向に合わせることで、より広い冷却対象部に冷却気を供給することが可能となる。

なお、図９には、排気拡張部６０が先端面にスリット６０ａを有する例について示したが、排気拡張部６０の先端面に形成される排出口のパターンは、スリット６０ａに限られない。例えば、排気拡張部６０が先端面に小さな開口部を複数形成し、その小さな開口部を適切な形状または範囲に分布させることで、冷却対象部の様々な形状に対応することが可能である。

＜実施例２＞
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、ポンプ１７の排気管路３０を冷却対象部の方向に延設することで、冷却対象部に冷却気を供給する例であって、排気管路３０に消音器を設けた例について説明する。

ポンプ１７を作動させる圧縮空気は、数１００ＫＰａ程度の高い圧力で供給施設から供給されるので、ポンプ１７を作動させた後の排気が排出される際には、大きな排気音が生じる場合がある。例え間欠的であっても、この排気音が継続的に生じる場合には、ユーザの作業環境を悪化させてしまう場合がある。これに対し、本実施例では、排気管路３０の先端付近に消音器７０を設置することとした。図１０には消音器７０が設けられた排気管路３０の図を示す。

図に示すように、排気管路３０の先端付近に設置された消音器７０は、排気管路３０の軸方向に内部で３つの部屋７０ａ～７０ｃに分かれている。そして、排気管路３０の開口端は、部屋７０ａに開口している。部屋７０ａと部屋７０ｂは部屋連通管７０ｄで連通されている。また、部屋７０ｂと部屋７０ｃは部屋連通管７０ｅによって連通されている。そして、部屋７０ｃと、消音器７０の外部とは、先端管路３０ｄで連通されている。

従って、排気管路３０を通過するポンプ１７の排気は、部屋７０ａに流入し、部屋７０ａを、排気管路３０の軸方向とは垂直方向に部屋連通管７０ｄに向けて移行する。そして、部屋連通管７０ｄを通過して部屋７０ｂに流入し、部屋７０ｂにおいては、部屋連通管７０ｅに向けて、排気管路３０の軸方向とは垂直方向に移動する。そして、部屋連通管７０ｅを通過して部屋７０ｃに流入する。そして、部屋７０ｃにおいては、先端管路３０ｄに向けて、排気管路３０の軸方向とは垂直方向に移動する。さらに、先端管路３０ｄを通過して、その開口端から冷却対象部に供給される。

このことで、排気管路３０を通過する排気の流通方向を複雑に変更することで、消音器７０の内部で排気を段階的に膨張させ、繰り返して圧力波を干渉させ、騒音を抑制している。これによれば、ポンプ１７の排気を冷却対象部の冷却に用いることによる騒音を低減することが可能となる。なお、本実施例で示した消音器７０の構造は一例に過ぎず、同様の消音効果が生じる消音器であれば、異なる構造の消音器を採用してもよいことは当然である。

＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３について説明する。上記の実施例１では、薬液配管１６の薬液を循環させるポンプ１７の排気を、冷却気をして用いることとした。それに対して実施例３では、ポンプ１７の排気ではなく、薬液キャビネット８の内部で用いられている薬液バルブ１９、リターンバルブ２５、補充バルブ２２等のバルブの排気を冷却気として用いることとした。なお、薬液バルブ１９、リターンバルブ２５、補充バルブ２２も圧縮空気で作動する空気式切換弁であり、作動後の排気はポンプ１７の排気と同様に、膨張することで低温となる。

図１１においては、薬液バルブ１９の排気管路１９ａをヒータ２０のアンプ部３５の方向に延設して開口端がヒータ２０のアンプ部３５に向けて開口するように配置した。また、リターンバルブ２５の排気管路２５ａを薬液タンク１５の液面センサ３３の方向に延設し、開口端が液面センサ３３の近傍に向けて開口するように配置した。

さらに、補充バルブ２２の排気管路２２ａを濃度計１８及び流量計２１の方向に延設し、開口端が濃度計１８及び流量計２１に向けて開口するように配置した。そして、薬液バルブ１９、リターンバルブ２５、補充バルブ２２等のバルブの排気を、冷却対象部に冷却気として供給する。このように、薬液キャビネット８の中で、複数個所に設けられているバルブの排気を冷却気として用いるため、薬液キャビネット８の中に冷却対象部が互いに離間して複数存在する場合であっても、各々の冷却対象部の最も近くに配置されたバルブの排気を供給することで、冷却気を冷却対象部の近傍まで届けるための配管を短くすることができ、より効率的に冷却対象部を冷却することが可能である。

なお、本実施例においては、薬液バルブ１９、リターンバルブ２５、補充バルブ２２等の各バルブが配置された場所には、各バルブを作動させる圧縮空気を供給するための配管が設けられているので、必ずしも各バルブの排気を冷却対象部に供給する必要はない。各バルブを作動させていない期間、あるいは各バルブを作動させている時間中にも、各バルブの作動に使用されるべき圧縮空気の一部をそのまま、冷却対象部に供給するようにして
もよい。この場合であっても、各々の冷却対象部の最も近く配置されたバルブの排気を冷却気として使用することで、冷却気を冷却対象部の近傍まで届けるための配管を短くすることができ、より効率的に冷却対象部を冷却することが可能である。

＜実施例４＞
次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例では、冷却対象部に対して冷却気を供給する排気管路に圧力センサを設け、圧力センサにより測定される圧力に応じ、冷却対象部の温度上昇を事前に検知する例について説明する。

上記の実施例１～３においては、例えばポンプ１７等の排気を冷却気として冷却対象部に供給したが、ポンプ１７等の作動に用いられる圧縮空気の供給施設の故障や、途中の配管の外れや破れによって、ポンプ１７等の排気の圧力が低下した場合に、冷却対象部の冷却効率が低下して温度上昇が生じてしまう場合がある。

それに対し、本実施例においては、図１２に示すように、排気管路３０に圧力センサ７１を設置し、ポンプ１７の排気の圧力が正常か否かをモニターする。そして、圧力センサ７１の検出値に異常があった場合には、冷却対象部の温度が上昇することを予測し、予め冷却能力を高めておくことで、冷却対象部の温度上昇を抑制することとした。

図１３には、本実施例における温度上昇予測対応ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは制御装置３の記憶部に記憶されたプログラムであり、制御装置３の演算部によって所定時間毎に実行される。

本ルーチンが実行されるとまず、ステップＳ１０１において、圧力センサ７１によってポンプ１７の排気の圧力が取得される。ステップＳ１０１の処理が終了するとステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２においては、取得した圧力の振幅が所定の閾値より大きいか否かが判定される。なお、ポンプ１７の作動において排気は間欠的に排出されるため圧力センサ７１によって取得される圧力は概略矩形波として観測されるが、圧縮空気の供給施設に故障があったり、配管に外れや破れがある場合には、上記の矩形波の振幅が減少するため、本実施例においては、圧力波形の振幅を閾値とを比較することによって異常を判定することとした。

ステップＳ１０２において圧力波形の振幅が閾値より大きいと判定された場合には、ポンプ１７の排気の圧力に問題はないと判定されるので、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、ステップＳ１０２において圧力波形の振幅が閾値以下であると判定された場合には、ポンプ１７の排気の圧力に異常が生じており、冷却対象部の温度が今後上昇すると判断されるのでステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３においては、冷却対象部の冷却の強化処理を行う。この処理としては、例えば、冷却対象部の温度が所定温度以上の時にのみ、冷却対象部にポンプ１７の排気を供給するような場合には、冷却対象部の温度が所定温度未満の場合であっても即座に冷却を開始するという処理が挙げられる。なお、この場合は、排気管路３０の途中に切換え弁を有し、ポンプ１７の排気を冷却対象部に供給するモードと、ポンプ１７の排気を冷却対象部に供給せず、薬液キャビネット８内あるいは外部に放散するモードを切換え可能であることが前提となる。

また、仮に、ポンプ１７の排気の他、薬液バルブ１９、リターンバルブ２５、補充バルブ２２等のバルブの排気を冷却気として用いることができる場合には、ポンプ１７の排気による冷却対象部の冷却に加えて、上記バルブの排気による冷却を開始するという処理であってもよい。ステップＳ１０３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

この制御によれば、圧縮空気の供給施設の故障の他、配管の外れや破れ等により、ポンプ１７からの排気の圧力（振幅）が低下した場合には、冷却対象部の冷却を強化するので、不測の不具合により、ポンプ１７の排気の圧力低下、温度上昇、流量低下等が発生した場合でも、冷却対象部の温度上昇を抑制することが可能となる。

＜実施例５＞
次に、本発明の実施例５について説明する。本実施例では、冷却対象部の温度が上昇する等して、温度上昇アラームが発生しシステム停止等した場合にも、冷却対象部の冷却を継続する例について説明する。本実施例では、図１４に示すように、圧縮空気の配管３１に、ポンプ１７をバイパスするバイパス管３１ａが設けられ、圧縮空気をバイパス管３１ａを通過させるか、ポンプ１７を作動させるかを選択可能な三方弁７２を備えていることを前提とする。

そして、図１５には、本実施例における異常対応ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは制御装置３の記憶部に記憶されたプログラムであり、制御装置３の演算部によって所定時間毎に実行される。

本ルーチンが実行されるとまず、ステップＳ２０１において、システムが非常停止状態か否かが判定される。この非常停止状態とは、冷却対象部またはその他の部分の異常な温度上昇が検出されることでアラームが出されるとともに、システムの電源が停止する状態をいう。より詳細には、別途設けられた非常停止システムが非常停止時にＯＮするフラグを検知することによって判定してもよいし、システム電源の電源電圧を検知することで判定してもよい。ステップＳ２０１において、非常停止状態ではないと判定された場合には、ステップＳ２０２に進む。一方、非常停止状態であると判定された場合には、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０２においては、三方弁７２が制御され、通常どおり圧縮空気をポンプ１７に供給して、ポンプ１７を作動させる。この場合には、ポンプ１７の排気が排気管路３０を通じて冷却対象部に供給される。ステップＳ２０３においては、三方弁７２が制御され、圧縮空気はポンプ１７をバイパスしてそのまま、排気管路３０に流入し、冷却対象部に供給される。ステップＳ２０２またはステップＳ２０３の処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了する。

本実施例においては、冷却対象部等の異常な温度上昇等により、アラームが発せられシステム停止してポンプ１７が停止した場合に、三方弁７２を切り替えて圧縮空気にポンプ１７をバイパスさせ、ポンプ１７の作動と関係なく、冷却対象部に冷却気を供給することができる。これによれば、システムの非常停止時にも、ポンプ１７の駆動が停止して冷却対象部への冷却気の提供が停止することが防止される。さらに、通常状態ではポンプ１７の排気が間欠的に冷却対象部に供給されるのに対し、非常停止状態では圧縮空気を直接連続的に冷却対象部に供給することができる。これにより、非常停止状態において、冷却対象部のさらなる温度上昇を防止することができる。

なお、本実施例においては、非常停止状態でのみ、供給施設から供給された圧縮空気をそのまま冷却対象部に供給する点について説明したが、本発明においては、非常停止状態以外の状態においても、供給施設から供給された圧縮空気をそのまま冷却対象部に供給してもかまわない。これによれば、常温乾燥状態に管理された空気であって、膨張することでさらに低温となる空気を冷却気として利用できるので、より効率的に冷却対象部を冷却することが可能となる。

＜実施例６＞
次に、本発明の実施例６について説明する。本実施例においては、複数の冷却対象部の温度を継続的に測定し、測定結果に応じてバルブを切換え、適切な冷却対象部に冷却気を供給する例について説明する。

図１６には、本実施例におけるポンプ１７からの排気が通過する排気管路３０の近傍の概略図を示す。本実施例においては、電気基板３２、濃度計１８及び流量計２１、液面センサ３３、ヒータ２０のアンプ部３５等の冷却対象部には温度センサ７５ｈ～７５ｋが配置されている。また、排気管路３０は分岐管路３０ｈ～３０ｋに分岐され、各々の冷却対象部に対して、開口端を向けて配置され、排気を供給可能とされている。さらに、分岐管路３０ｈ～３０ｋには、バルブ７３ｈ～７３ｋが設けられており、冷却対象部への排気の供給のＯＮ／ＯＦＦが可能になっている。

本実施例においては、このような構成において、各冷却対象部の温度を温度センサ７５ｈ～７５ｋで測定し、いずれかの温度センサによって測定された温度が閾値を超えた場合には、バルブ７４ｈ～７４ｋのうちの対応するバルブを開き、温度が閾値を超えた冷却対象部に対する排気の供給をＯＮする。

これによれば、必要な箇所にのみ、ポンプ１７の排気を供給することができ、実際に冷却が必要な冷却対象部に対して充分な排気の流量を確保することが可能となる。なお、本実施例において温度センサ７５ｈ～７５ｋのいずれの温度センサによって測定された温度の、閾値を超えていない場合には、バルブ７４ｈ～７４ｋのうち特定のバルブを開くようにしてもよい。また、この特定のバルブは、最も温度上昇し易い冷却対象部に対応するバルブとしてもよい。これにより、ポンプ１７の作動を安定化することができ、最も温度上昇し易い冷却対象部を常に冷却することが可能である。

＜実施例７＞
次に、本発明の実施例７について説明する。本実施例においては、冷却対象部が電気基板など、水分の付着に弱い対象である場合に、冷却気を直接に冷却対象部に供給するのではなく、冷却気が通過する配管を近傍に配置することにより冷却する例について説明する。

上記の実施例１～６においては、冷却気を供給することによって冷却対象部を冷却する例について説明した。本来、冷却気の基となる圧縮空気は、供給施設から常温乾燥空気として供給されるので、基本的には水分を含まない。しかしながら、図３に示したポンプ１７のベローズ４９、５０の破れや、配管の破れや結露により、冷却気に水分が含まれる場合がある。そうすると、例えばポンプ１７の排気を冷却気として直接、冷却対象部としての電気基板等供給した場合には、電気基板に水分が付着することによる事故が発生する危険性がある。

これに対し本実施例では、図１７に示したように、排気管路３０ｍを電気基板３２に近接させて配置し、電気基板３２から排気管路３０ｍへの熱伝導及び熱輻射により、電気基板３２を冷却することとした。これによれば、冷却気に含まれる水分により冷却対象部としての電気基板３２が故障することを抑制することができる。

なお、上記の実施例においては、基板処理装置が半導体ウエハなどの円板状の基板Ｗを一枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である場合について説明したが、本発明は、複数枚の基板Ｗを一括して処理するバッチ式の基板処理装置にも適用可能である。また、上記の実施例においては、本発明を主に薬液供給装置であるエクスターナル薬液キャビネット８内の冷却対象部に適用した例について説明したが、本発明は、サイド薬液キャビネット７や
、基板処理装置の処理ユニット２や、他の装置内における冷却対象部に適用しても構わない。

また、上記の実施例においては、基板の処理に液体（処理液）を用いる装置を例に挙げて説明したが、本発明は、基板の処理に窒素等の気体を用いる装置にも適用可能である。さらに、上記の実施例においては、圧縮された気体として、供給施設から供給される圧縮空気を用いる例について説明したが、圧縮された気体は圧縮空気に限られない。基板処理やパージ処理に用いられる窒素など、空気以外の気体を冷却気として用いても構わない。

また、上記の実施例においては、気体作動機構としては、ポンプ１７の他、薬液バルブ１９、リターンバルブ２５、補充バルブ２２等、圧縮空気を使用して作動させる機構を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明における気体作動機構は、圧縮された気体を使用して作動させる機構に限定されない。大気圧に近い圧力の気体を用いる機構も、本発明における気体作動機構に含まれる。このような場合であっても、新たな部材や設備を追加せずに冷却対象部を冷却することができるという効果を奏するからである。このような機構としてはパージ処理用に大気圧に近い気体を供給するノズル等を例示することができる。

１・・・基板処理装置
２・・・処理ユニット
３・・・制御装置
５・・・流体機器収容部
７・・・サイド薬液キャビネット
８・・・エクスターナル薬液キャビネット
１５・・・薬液タンク
１７・・・ポンプ
１８・・・濃度計
１９・・・薬液バルブ
２０・・・ヒータ
２１・・・流量計
２２・・・補充バルブ
２５・・・リターンバルブ
３０・・・排気管路

Claims (15)

1. 所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理装置であって、
   気体の働きにより作動する気体作動機構と、
   前記気体作動機構を作動させた後の気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却する冷却部と、
   を備えることを特徴とする、基板処理装置。
2. 所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理装置であって、
   圧縮された気体の働きにより作動する気体作動機構と、
   前記気体作動機構を作動させるために、圧縮された気体を供給する圧縮気体供給部と、
   前記圧縮気体供給部によって供給された前記圧縮された気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却する冷却部と、
   を備えることを特徴とする、基板処理装置。
3. 前記気体作動機構は、圧縮された気体の働きにより作動することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記冷却部は、前記気体が内部を通過し該気体を前記冷却対象部に向けて供給する冷却気配管を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記冷却部は、前記冷却対象部に近接して配置され前記気体が内部を通過することで前記冷却対象部の熱を奪う冷却気配管を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記気体作動機構と、前記冷却対象部とは同じ筐体で囲われた同一空間に配置されたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記気体作動機構は、圧縮空気により作動する、ベローズポンプまたは空気式切換弁であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記冷却対象部は、前記基板処理装置内の電気基板、流量計、濃度計、液面センサ、ヒータのアンプ部のうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 複数の前記冷却対象部を有し、
   前記冷却気配管は、途中で分岐して前記複数の冷却対象部に個別に前記気体を作用させることを特徴とする、請求項４または５に記載の基板処理装置。
10. 前記複数の冷却対象部の温度を各々測定する温度計測手段をさらに有し、
    前記温度計測手段によって計測された各冷却対象部の温度に応じて、前記分岐した冷却気配管の各々の内部における前記気体の通過をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする、請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記冷却気配管内における前記気体の圧力を測定する圧力計測手段をさらに有し、
    前記圧力計測手段により測定された圧力に応じて、前記冷却部による前記冷却対象部の冷却の程度を変更することを特徴とする、請求項４または５に記載の基板処理装置。
12. 基板処理装置の異常を検知して非常停止処理を行う非常停止手段をさらに有し、
    前記非常停止手段による非常停止処理によって前記気体作動機構が停止した場合に、
    前記冷却部は、前記気体作動機構を作動させる前の気体を前記冷却対象部に作用させることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
13. 所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であって、
    前記基板の処理のために用いられ気体の働きにより作動する気体作動機構を作動させた後の気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却することを特徴とする、基板処理方法。
14. 所定の流体を基板に供給することで該基板に対して所定の処理を行う基板処理方法であって、
    前記基板の処理のために用いられる、圧縮された気体を、冷却すべき対象である冷却対象部に作用させて該冷却対象部を冷却することを特徴とする、基板処理方法。
15. 前記気体作動機構は、圧縮された気体の働きにより作動することを特徴とする、請求項１３に記載の基板処理方法。

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